專利名稱：超速車輛拍照管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及公路超速車輛監(jiān)控中對(duì)過(guò)往超速車輛的拍照、車牌識(shí)別、圖像的壓縮解壓縮、記錄的存儲(chǔ)及實(shí)時(shí)傳輸以及信息接收端實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛信息的分揀、查詢、執(zhí)法等管理操作的集成化系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
公路超速拍照是通過(guò)安裝在公路上的固定超速監(jiān)測(cè)設(shè)備或車載的移動(dòng)超速監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)過(guò)往的超速車輛進(jìn)行拍照、車牌識(shí)別、記錄存儲(chǔ)，并通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)將超速車輛的信息(包括實(shí)時(shí)抓拍的車輛照片此附加的信息)實(shí)時(shí)發(fā)送至超速管理中心服務(wù)器和現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法工作站，通過(guò)系統(tǒng)對(duì)車輛信息進(jìn)行查詢及執(zhí)法等操作，準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、高效的幫助交警部門完成對(duì)超速車輛的取證和處罰。
在公路超速車輛監(jiān)控過(guò)程中，對(duì)過(guò)往的連續(xù)車輛的識(shí)別一直是監(jiān)控的難點(diǎn)，如果攝像機(jī)拍攝照片數(shù)量不夠或雷達(dá)無(wú)法有效分辨連續(xù)車輛，就會(huì)導(dǎo)致只能抓拍到第一輛車的圖像信息，出現(xiàn)大量的漏車現(xiàn)象，無(wú)法很好的完成對(duì)超速車輛的監(jiān)控。要實(shí)現(xiàn)對(duì)連續(xù)車輛的有效識(shí)別，需要設(shè)計(jì)出合理的算法以解決這一問(wèn)題。
無(wú)論是安裝在公路(尤其是高速公路)固定抓拍或是車載移動(dòng)抓拍方式，都很難建立有線的數(shù)據(jù)傳輸通道，在此情況下需采用無(wú)線傳輸方式。目前國(guó)內(nèi)解決無(wú)線傳輸?shù)姆椒ㄒ话悴捎肎PRS或CDMA1X網(wǎng)絡(luò)。這種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)采用分組交換的數(shù)據(jù)處理方式，通信帶寬較窄，因此在傳送車輛圖像時(shí)要求圖像尺寸盡可能的小，因此必須采用圖像壓縮的方式進(jìn)行傳輸；而同時(shí)，因?yàn)樾枰獙?duì)照片中的車輛尤其是車輛牌照能準(zhǔn)確分辯，以為執(zhí)法提供可靠依據(jù)，對(duì)照片清晰度的要求又很高。為滿足這一需求，需選擇一種圖像尺寸小而清晰度又很高的圖像壓縮處理技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
超速車輛拍照管理系統(tǒng)監(jiān)控端測(cè)速雷達(dá)發(fā)出頻率為1000兆赫的脈沖微波，如果微波射在靜止不動(dòng)的車輛上，被反射回來(lái)，它的反射波頻率不會(huì)改變，仍然是1000兆赫。反之，如果車輛在行駛，而且速度很快，那么，根據(jù)多卜勒效應(yīng)，反射波頻率與發(fā)射波的頻率就不相同。通過(guò)對(duì)這種微波頻率微細(xì)變化的精確測(cè)定，求出頻率的差異，通過(guò)換算就可以得出汽車的速度。測(cè)速雷達(dá)的測(cè)速范圍大約在每小時(shí)11公里到250公里之間，測(cè)速范圍大，精確度也相當(dāng)高，誤差不會(huì)超過(guò)1公里/小時(shí)。雷達(dá)與道路監(jiān)控專用攝像機(jī)都通過(guò)串口與計(jì)算機(jī)相連，如果雷達(dá)測(cè)得到有運(yùn)動(dòng)速度超過(guò)10公里/小時(shí)的移動(dòng)物體，就會(huì)自動(dòng)觸發(fā)道路監(jiān)控專用攝像機(jī)對(duì)過(guò)往車輛進(jìn)行高速拍攝，并采用最新數(shù)字圖像處理(DSP)技術(shù)，以平均每秒不小于25幀的速度對(duì)圖像中的車牌進(jìn)行快速實(shí)時(shí)的識(shí)別處理，并從有效識(shí)別的圖像中選取車牌位置最佳的圖片進(jìn)行存儲(chǔ)，通過(guò)GPRS或CDMA1X移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將超速車輛信息發(fā)送至超速管理中心服務(wù)器，再由服務(wù)器將信息實(shí)時(shí)發(fā)送至相關(guān)的工作站，進(jìn)行分揀、執(zhí)法、查詢等項(xiàng)處理。
測(cè)速時(shí)雷達(dá)所指方向應(yīng)與目標(biāo)行駛方向平行，當(dāng)不平行而存在一定的角度時(shí)，就會(huì)形成測(cè)速誤差，即夾角誤差。夾角誤差隨著角度增大而增加。實(shí)際測(cè)速時(shí)，當(dāng)車輛由遠(yuǎn)駛近或由近駛遠(yuǎn)時(shí)，勻速行駛的車輛由于車輛與雷達(dá)之間夾角在變化，測(cè)得的速度也在變化，如車輛以80公里/小時(shí)速度駛近時(shí)，在夾角為45°時(shí)測(cè)得的速度僅為56.55公里/小時(shí)。
趨近雷達(dá)行駛的連續(xù)車輛經(jīng)過(guò)時(shí)具有一定的速度曲線。
遠(yuǎn)離雷達(dá)行駛的連續(xù)車輛經(jīng)過(guò)時(shí)也具有一定的速度曲線。
即使以同樣速度經(jīng)過(guò)的連續(xù)車輛也可根據(jù)雷達(dá)測(cè)速的波形加以區(qū)分，加之以車牌識(shí)別軟件識(shí)別的不同車牌號(hào)，從而可以很好的實(shí)現(xiàn)對(duì)連續(xù)車輛的識(shí)別，解決了連續(xù)車輛抓拍率低的問(wèn)題，也正是這一系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)所在。
本發(fā)明完成了符合JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)的圖像壓縮與還原處理，并集成到超速拍照管理系統(tǒng)的應(yīng)用中。目前國(guó)內(nèi)外最流行的圖像壓縮格式為JPEG格式，而本發(fā)明中則采用新一代圖像壓縮處理技術(shù)JPEG2000格式。JPEG是英文Joint Photographic Experts Group(聯(lián)合攝影專家組)的縮寫(xiě)，是一個(gè)在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織(ISO)領(lǐng)導(dǎo)下從事靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)制定的委員會(huì)制定的第一套靜態(tài)圖像壓縮國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，并以“ISO10918-1”作為學(xué)術(shù)命名(即JPEG)。JPEG2000同樣由JPEG組織負(fù)責(zé)制定，正式名稱為“ISO 15444”，這個(gè)新的標(biāo)準(zhǔn)在2000年才制定完成并開(kāi)始進(jìn)行應(yīng)用，所以也稱JPEG2000。
該道路監(jiān)控專用攝像機(jī)所得的照片采用JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)對(duì)超速車輛照片進(jìn)行編碼處理，編碼過(guò)程如下第一步把原圖像分解成各個(gè)成分(亮度信號(hào)和色度信號(hào))。
第二步把圖像和它的各個(gè)成分分解成矩形圖像片。圖像片是原始圖像和重建圖像的基本處理單元。
第三步對(duì)每個(gè)圖像片實(shí)施小波變換。
第四步對(duì)分解后的小波系數(shù)進(jìn)行量化并組成矩形的編碼塊。
第五步對(duì)編碼塊中的“位平面”系數(shù)進(jìn)行熵編碼。
第六步為使碼流具有容錯(cuò)性，在碼流中添加相應(yīng)的標(biāo)識(shí)符。
第七步用可選的文件格式來(lái)描述圖像和它的各個(gè)成分的意義。
解碼器是編碼器的逆過(guò)程，首先對(duì)碼流進(jìn)行熵解碼，然后解量化和小波反變換，最后重建圖像數(shù)據(jù)。
與傳統(tǒng)JPEG的區(qū)別在放棄了JPEG所采用的以離散余弦變換(Discrete Cosine Transform)為主的區(qū)塊編碼方式，而采用以離散子波變換算法(Wavelet Transform)為主的多解析編碼方式。離散子波變換算法作為一種更先進(jìn)的現(xiàn)代譜分析工具，在圖像處理與圖像分析領(lǐng)域有良好的發(fā)展前景。此外JPEG2000還將彩色靜態(tài)畫(huà)面采用的JPEG編碼方式與2值圖像采用的JBIG編碼方式統(tǒng)一起來(lái)，成為對(duì)應(yīng)各種圖像的通用編碼方式。其中的原理是首先對(duì)源圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行離散小波變換，然后對(duì)變換后的小波系數(shù)進(jìn)行量化，接著對(duì)量化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行熵編碼，最后形成輸出碼流。JPEG2000的處理對(duì)象不再是整幅圖像，而是把圖像分成若干圖像片(image tiles)，然后對(duì)每一個(gè)圖像片進(jìn)行獨(dú)立的編解碼操作。在對(duì)每個(gè)圖像片進(jìn)行小波變換之前，通過(guò)減去一個(gè)相同的數(shù)量值對(duì)所有的圖像片進(jìn)行水平移位。
該圖象數(shù)據(jù)處理方法的有益效果是與JPEG的圖像格式相比，由于采用了離散子波變換算法，JPEG2000圖像可以轉(zhuǎn)換成一系列可更加有效存儲(chǔ)像素模塊的“子波”，因此，JPEG2000格式的圖像壓縮比可在JPEG基礎(chǔ)上再提高10％到30％，而且壓縮后的圖像顯得更加細(xì)膩平滑。JPEG只能支持有損壓縮，壓縮后數(shù)據(jù)不能完全復(fù)原，而JPEG2000則可以同時(shí)支持有損和無(wú)損兩種壓縮模式，甚至允許從有損到無(wú)損的漸進(jìn)解壓。這對(duì)于某些要求不能丟失原始信息卻又強(qiáng)調(diào)較小的文件大小和較高質(zhì)量的應(yīng)用(如超速車輛圖像)提供了很好的解決方案，因此它更適合保存一些重要圖像。如果采用JPEG2000格式的圖像傳輸，在接收端打開(kāi)時(shí)將不再是一行一行地顯示，而是讓圖像由朦朧逐漸清晰顯示，從而充分節(jié)約和利用有限的帶寬、加快了顯示速度，這主要得益于它能實(shí)現(xiàn)漸進(jìn)傳輸?shù)姆绞?，即先傳輸圖像的輪廓，然后逐步傳輸數(shù)據(jù)，并不斷提高圖像質(zhì)量。JPEG2000還支持所謂的“感興趣區(qū)域”特性，即可以任意指定影像上感興趣區(qū)域的壓縮質(zhì)量，還可以選擇指定的部分先解壓縮(或者在恢復(fù)時(shí)指定某些區(qū)域的解壓縮要求)，這樣就可以很方便地突出重點(diǎn)區(qū)域(如車牌)了。在這方面，JPEG是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。與JPEG相比，JPEG2000在顏色處理上具優(yōu)勢(shì)，它可以用來(lái)處理多達(dá)256個(gè)通道的信息，而JPEG僅局限于RGB數(shù)據(jù)。也就是說(shuō)，JPEG2000可以用單一的文件格式來(lái)描述另外一種色彩模式(例如CMYK模式等)。


圖1本發(fā)明實(shí)施例超速車輛拍照管理系統(tǒng)示意圖；圖2雷達(dá)測(cè)得的速度與雷達(dá)與車輛夾角變化的關(guān)系；
圖3趨近雷達(dá)行駛的連續(xù)車輛經(jīng)過(guò)時(shí)所得速度曲線；圖4遠(yuǎn)離雷達(dá)行駛的連續(xù)車輛經(jīng)過(guò)時(shí)所得速度曲線；圖5JPEG2000編碼原理；圖6JPEG2000的編碼和解碼過(guò)程。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，為一超速車輛拍照管理系統(tǒng)，超速車輛拍照管理系統(tǒng)監(jiān)控端測(cè)速雷達(dá)發(fā)出頻率為1000兆赫的脈沖微波，如果微波射在靜止不動(dòng)的車輛上，被反射回來(lái)，它的反射波頻率不會(huì)改變，仍然是1000兆赫。反之，如果車輛在行駛，而且速度很快，那么，根據(jù)多卜勒效應(yīng)，反射波頻率與發(fā)射波的頻率就不相同。通過(guò)對(duì)這種微波頻率微細(xì)變化的精確測(cè)定，求出頻率的差異，通過(guò)換算就可以得出汽車的速度。測(cè)速雷達(dá)的測(cè)速范圍大約在每小時(shí)11公里到250公里之間，測(cè)速范圍大，精確度也相當(dāng)高，誤差不會(huì)超過(guò)1公里/小時(shí)。雷達(dá)與道路監(jiān)控專用攝像機(jī)都通過(guò)串口與計(jì)算機(jī)相連，如果雷達(dá)測(cè)得到有運(yùn)動(dòng)速度超過(guò)10公里/小時(shí)的移動(dòng)物體，就會(huì)自動(dòng)觸發(fā)道路監(jiān)控專用攝像機(jī)對(duì)過(guò)往車輛進(jìn)行高速拍攝，并采用最新數(shù)字圖像處理(DSP)技術(shù)，以平均每秒不小于25幀的速度對(duì)圖像中的車牌進(jìn)行快速實(shí)時(shí)的識(shí)別處理，并從有效識(shí)別的圖像中選取車牌位置最佳的圖片進(jìn)行存儲(chǔ)，通過(guò)GPRS或CDMA1X移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將超速車輛信息發(fā)送至超速管理中心服務(wù)器，再由服務(wù)器將信息實(shí)時(shí)發(fā)送至相關(guān)的工作站，進(jìn)行分揀、執(zhí)法、查詢等項(xiàng)處理。
測(cè)速時(shí)雷達(dá)所指方向應(yīng)與目標(biāo)行駛方向平行，當(dāng)不平行而存在一定的角度時(shí)，就會(huì)形成測(cè)速誤差，即夾角誤差。夾角誤差隨著角度增大而增加。實(shí)際測(cè)速時(shí)，當(dāng)車輛由遠(yuǎn)駛近或由近駛遠(yuǎn)時(shí)，勻速行駛的車輛由于車輛與雷達(dá)之間夾角在變化，測(cè)得的速度也在變化，如車輛以80公里/小時(shí)速度駛近時(shí)，所得速度如圖2所示，在夾角為45°時(shí)測(cè)得的速度僅為56.55公里/小時(shí)。
趨近雷達(dá)行駛的連續(xù)車輛經(jīng)過(guò)時(shí)所得速度曲線見(jiàn)圖3。
遠(yuǎn)離雷達(dá)行駛的連續(xù)車輛經(jīng)過(guò)時(shí)所得速度曲線見(jiàn)圖4。
根據(jù)附圖3、4可見(jiàn)，即使以同樣速度經(jīng)過(guò)的連續(xù)車輛也可根據(jù)雷達(dá)測(cè)速的波形加以區(qū)分，加之以車牌識(shí)別軟件識(shí)別的不同車牌號(hào)，從而可以很好的實(shí)現(xiàn)對(duì)連續(xù)車輛的識(shí)別，解決了連續(xù)車輛抓拍率低的問(wèn)題，也正是這一系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)所在。
本發(fā)明完成了符合JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)的圖像壓縮與還原處理，并集成到超速拍照管理系統(tǒng)的應(yīng)用中。目前國(guó)內(nèi)外最流行的圖像壓縮格式為JPEG格式，而本發(fā)明中則采用新一代圖像壓縮處理技術(shù)JPEG2000格式。JPEG是英文Joint Photographic Experts Group(聯(lián)合攝影專家組)的縮寫(xiě)，是一個(gè)在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織(ISO)領(lǐng)導(dǎo)下從事靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)制定的委員會(huì)制定的第一套靜態(tài)圖像壓縮國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，并以“ISO10918-1”作為學(xué)術(shù)命名(即JPEG)。JPEG2000同樣由JPEG組織負(fù)責(zé)制定，正式名稱為“ISO 15444”，這個(gè)新的標(biāo)準(zhǔn)在2000年才制定完成并開(kāi)始進(jìn)行應(yīng)用，所以也稱JPEG2000。
該道路監(jiān)控專用攝像機(jī)所得的照片采用JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)對(duì)超速車輛照片進(jìn)行編碼處理，其編碼原理如圖5所示，編碼過(guò)程如下第一步把原圖像分解成各個(gè)成分(亮度信號(hào)和色度信號(hào))。
第二步把圖像和它的各個(gè)成分分解成矩形圖像片。圖像片是原始圖像和重建圖像的基本處理單元。
第三步對(duì)每個(gè)圖像片實(shí)施小波變換。
第四步對(duì)分解后的小波系數(shù)進(jìn)行量化并組成矩形的編碼塊。
第五步對(duì)編碼塊中的“位平面”系數(shù)進(jìn)行熵編碼。
第六步為使碼流具有容錯(cuò)性，在碼流中添加相應(yīng)的標(biāo)識(shí)符。
第七步用可選的文件格式來(lái)描述圖像和它的各個(gè)成分的意義。
解碼器是編碼器的逆過(guò)程，首先對(duì)碼流進(jìn)行熵解碼，然后解量化和小波反變換，最后重建圖像數(shù)據(jù)。
采用了JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)壓縮的超速車輛照片實(shí)例，原始照片為BMP格式的位圖，尺寸為384*288*24位，文件大小為331830字節(jié)；用JPEG標(biāo)準(zhǔn)格式壓縮后，尺寸為24151字節(jié)，壓縮后的圖片清晰度已下降，車牌部分已顯模糊；用JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)格式壓縮后，尺寸為10122字節(jié)，尺寸只有JPEG格式照片的41.91％，但清晰度尤其是車牌的效果比JPEG要好。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非以此局限本發(fā)明，因此，凡一切與本發(fā)明構(gòu)造、裝置、特征等近似、雷同的，即凡依本發(fā)明專利申請(qǐng)范圍所作的等同替換與修飾等，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明的專利申請(qǐng)保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種超速車輛拍照管理系統(tǒng)，其特征在于該超速車輛拍照管理系統(tǒng)包含監(jiān)控端和接收端，其中該監(jiān)控端設(shè)置有測(cè)速雷達(dá)和道路監(jiān)控專用攝像機(jī)，該測(cè)速雷達(dá)和道路監(jiān)控專用攝像機(jī)均通過(guò)串口與計(jì)算機(jī)相連接，該測(cè)速雷達(dá)將一定頻率的脈沖微波發(fā)射到運(yùn)行的車輛上，該脈沖微波反射回來(lái)的反射波的頻率與測(cè)速雷達(dá)發(fā)出的脈沖微波的頻率發(fā)生變化，根據(jù)多卜勒效應(yīng)，通過(guò)該頻率變化計(jì)算出運(yùn)行車輛的運(yùn)行速度，該測(cè)速雷達(dá)測(cè)查到運(yùn)行車輛的運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到一定值時(shí)，觸發(fā)道路監(jiān)控專用攝像機(jī)工作，并對(duì)該運(yùn)行車輛進(jìn)行高速拍攝，該道路監(jiān)控專用攝像機(jī)拍攝的圖片經(jīng)處理儲(chǔ)存后通過(guò)GPRS或CDMA1X移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將超速車輛信息發(fā)送至接收端；該接收端包含超速管理中心服務(wù)器，該超速管理中心服務(wù)器接收到的圖象信息實(shí)時(shí)發(fā)送至相關(guān)的工作站進(jìn)行分揀、執(zhí)法、查詢等項(xiàng)處理工作。
2.如權(quán)利要求1所述的超速車輛拍照管理系統(tǒng)，其特征在于該道路監(jiān)控專用攝像機(jī)拍攝的圖片采用DSP以平均每秒不小于25幀的速度對(duì)圖像中的車牌進(jìn)行快速實(shí)時(shí)的識(shí)別處理，并從有效識(shí)別的圖像中選取車牌位置最佳的圖片進(jìn)行存儲(chǔ)。
3.如權(quán)利要求2所述的超速車輛拍照管理系統(tǒng)，其特征在于所述儲(chǔ)存的圖片信息采用JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編碼處理，編碼過(guò)程如下第一步把原圖像分解成各個(gè)成分，包括亮度信號(hào)和色度信號(hào)；第二步把圖像和它的各個(gè)成分分解成矩形圖像片；第三步對(duì)每個(gè)圖像片實(shí)施小波變換；第四步對(duì)分解后的小波系數(shù)進(jìn)行量化并組成矩形的編碼塊；第五步對(duì)編碼塊中的“位平面”系數(shù)進(jìn)行熵編碼；第六步為使碼流具有容錯(cuò)性，在碼流中添加相應(yīng)的標(biāo)識(shí)符；第七步用可選的文件格式來(lái)描述圖像和它的各個(gè)成分的意義。
4.如權(quán)利要求3所述的超速車輛拍照管理系統(tǒng)，其特征在于所述的圖像片是原始圖像和重建圖像的基本處理單元。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種公路超速車輛監(jiān)控中對(duì)過(guò)往超速車輛的拍照、車牌識(shí)別、圖像的壓縮解壓縮、記錄的存儲(chǔ)及實(shí)時(shí)傳輸以及信息接收端實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛信息的分揀、查詢、執(zhí)法等管理操作的集成化系統(tǒng)，特別是圖象數(shù)據(jù)的傳輸方法，該超速車輛拍照管理系統(tǒng)包含監(jiān)控端和接收端，其中該監(jiān)控端設(shè)置有測(cè)速雷達(dá)和道路監(jiān)控專用攝像機(jī)，該道路監(jiān)控專用攝像機(jī)拍攝的圖片經(jīng)處理儲(chǔ)存后通過(guò)GPRS或CDMA1X移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將超速車輛信息發(fā)送至超速管理中心服務(wù)器，該超速管理中心服務(wù)器接收到的圖象信息實(shí)時(shí)發(fā)送至相關(guān)的工作站進(jìn)行分揀、執(zhí)法、查詢等項(xiàng)處理工作。
文檔編號(hào)G08G1/052GK1707545SQ20051007104
公開(kāi)日2005年12月14日 申請(qǐng)日期2005年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月23日
發(fā)明者張 杰 申請(qǐng)人:張 杰